Хімічні фонтани

У цьому досліді досліджують принцип хімічного фонтана. Основний принцип, на якому ґрунтується хімічний фонтан, - це висока розчинність хлороводню у воді, через що в круглодонній колбі виникає знижений тиск, який усмоктує воду. Так виникає хімічний фонтан.

Але чому під час виконання досліду виникає знижений тиск?

За кімнатної температури (бл. 20°C) в одному літрі води розчиняється бл. 44 літрів хлороводню. Хлороводень, який розчиняється у воді, що надходить, тим самим знижує тиск у скляній колбі. Через розчинений у воді газ виникає знижений тиск.

Через це в скляну колбу надходить дедалі більше води, яка знову розчиняє газуватий хлороводень і так знову створює знижений тиск. Так виникає кругообіг, який і призводить до фонтана в скляній колбі. Забарвлення води виникає через розчинений газуватий хлороводень та індикатор у розчині. Через розчинений у воді хлороводень утворюється соляна кислота, яку забарвлює індикатор.

Підготовка

На початку 100-мілілітрову круглодонну колбу наповнюють двома-трьома грамами хлориду натрію, а крапельну лійку - приблизно 20 мл концентрованої сірчаної кислоти. Для адсорбції надлишкового хлороводню осушувальну трубку наповнюють активованим вугіллям, яке спереду й ззаду закріплюють невеликими кульками кварцової вати. У лабораторний стакан наливають трохи більше ніж пів літра дистильованої води й додають індикатор на власний вибір (звісно, добре підходять універсальний індикатор або бромтимоловий синій - щоб зробити перехід забарвлення виразнішим, воду можна злегка! підлужнити).

Кулю з чотирма патрубками обладнують чотирма пробками з отворами. Угорі встановлюють одноходовий кран, праворуч - коротку скляну трубку. Її закривають заглушкою. Сюди пізніше, якщо буде потрібно, можна встромити шприц. Унизу кулю обладнують другим одноходовим краном. Як підіймальну трубку до крана приєднують коротким відрізком шланга скляну трубку завдовжки 15 см. Усередині кулі до крана так само приєднують коротку скляну трубку з відтягнутим кінцем. Так кінець розташовується приблизно на 3 см нижче за верхнє гніздо пробки. Триходовий кран установлюють на кулі ліворуч. Якщо пробки важко насуваються на скляні капілярні патрубки, їх можна зробити ковзкими за допомогою невеликої кількості гліцерину.

• Спершу триходовий кран установлюють так, щоб газ, що утворюється, надходив у кулю. Кран до лабораторного стакана закритий, кран до осушувальної трубки відкритий.
• Тепер повільно докрапують кислоту на сіль і спостерігають за утворенням газу. Через певний час (приблизно три-п'ять хвилин) куля має бути наповнена хлороводнем і практично не містити повітря.
• Потім триходовий кран установлюють так, щоб газ, що утворюється, спрямовувався прямо до осушувальної трубки. Крім того, закривають кран на кулі до осушувальної трубки, а натомість відкривають той, що з підіймальною трубкою в лабораторному стакані.
• Якщо через кілька секунд водяний струмінь не вдарить у кулю сам собою, то для запуску через заглушку впорскують один мілілітр води.

Спостереження

Після докрапування кислоти до хлориду натрію утворюється газ. Якщо через певний час закрити лівий і верхній крани на кулі й відкрити кран до лабораторного стакана, вода з великою швидкістю затягується в колбу. Інколи це вдається лише після додавання одного мілілітра води зі шприца. Індикатор при цьому змінює забарвлення.

Опрацювання результатів

Через вихід газу HCl рівновага зміщується в бік вихідних речовин, і реакція підтримується. Добутий і вловлений у колбі хлороводень розчиняється у воді.

Через це виникає знижений тиск, який затягує воду в колбу. Дослід ґрунтується на високій розчинності утвореного газу. Зміна забарвлення індикатора зумовлена тепер уже кислим значенням pH усмоктаної води.